近年来，全球各次要经济体都在鼎力推进制造业的复兴。在工业4.0、 工业互联网 、物联网、 云计算 等热潮下，全球众多优秀制造企业都展开了 智能工厂 建立理论。

据中国工程院院长周济引见，智能消费是 智能制造 的主线，而智能工厂是智能消费的次要载体。随着新一代 人工智能 的使用，今后20年，中国企业将要向自学习、自顺应、自控制的新一代智能工厂进军。新一代人工智能技术和先进制造技术的交融，将使得消费线、车间、工厂发作反动性大革新，提升到历史性的新高度，将从基本上进步制造业质量、效率和企业竞争力。在今后相当一段工夫外面，消费线、车间，工厂的智能晋级将成为推进智能制造的一个次要战场。

智能工厂的外延及建立重点

智能工厂是完成智能制造的重要载体，次要经过构建智能化消费零碎、网络化散布消费设备，完成消费进程的智能化。 智能工厂曾经具有了自主才能，可采集、剖析、判别、规划；经过全体可视技术停止推理预测，应用仿真及多媒体技术，将实境扩增展现设计与制造进程。零碎中各组成局部可自行组成最佳零碎构造，具有协调、重组及扩大特性。已零碎具有了自我学习、自行维护才能。因而，智能工厂完成了人与机器的互相协调协作，其实质是 人机交互 。

人机料法环是对片面质量管理实际中的五个影响产质量量的次要要素的简称。 人 ，指制造产品的人员； 机 ，制造产品所用的设备； 料 ，指制造产品所运用的原资料；法，指制造产品所运用的办法； 环 ，指产品制造进程中所处的环境。 而智能消费就是以智能工厂为中心，将人、机、法、料、环衔接起来，多维度交融的进程。

在智能工厂的体系架构中，质量管理的五要素也相应的发作变化，由于在将来智能工厂中，人类、机器和资源可以相互通讯。智能产品“晓得”它们如何被制造出来的细节，也晓得它们的用处。它们将自动地对制造流程，答复诸如“我什么时分被制造的”、“对我停止处置应该运用哪种参数”、“我应该被传送到何处”等成绩。

企业基于CPS和工业互联网构建的智能工厂原型，次要包括物理层、信息层、 大数据 层、工业云层、决策层。其中，物理层包括工厂内不同层级的硬件设备，从最小的嵌入设备和根底元器件开端，到感知设备、制造设备、制造单元和消费线，互相间均完成互联互通。以此为根底，构建了一个“可测可控、可产可管”的纵向集成环境。信息层涵盖企业运营业务各个环节，包括研发设计、消费制造、营销效劳、物流配送等各类运营管理活动，以及由此发生的众创、特性化定制、电子商务、可视追踪等相关业务。在此根底上，构成了企业外部价值链的横向集成环境，完成数据和信息的流通和交流。

纵向集成和横向集成均以CPS和工业互联网为根底，产品、设备、制造单元、消费线、车间、工厂等制造零碎的互联互通，及其与企业不同环节业务的集成一致，则是经过数据使用和工业云效劳完成，并在决策层基于产品、效劳、设备管理支撑企业最高决策。这些共同构建了一个智能工厂完好的价值网络体系，为用户提供端到端的处理方案。

由于产品制造工艺进程的分明差别，团圆制造业和流程制造业在智能工厂建立的重点内容有所不同。关于团圆制造业而言，产品往往由多个零部件经过一系列不延续的工序拆卸而成，其进程包括很多变化和不确定要素，在一定水平上添加了团圆型制造消费组织的难度和配套复杂性。企业经常依照次要的工艺流程布置消费设备的地位，以使物料的传输间隔最小。面向订单的团圆型制造企业具有多种类、小批量的特点，其工艺道路和设备的运用较灵敏，因而，团圆制外型企业愈加注重消费的柔性，其智能工厂建立的重点是智能制造消费线。

智能工厂次要建立形式

由于各个行业消费流程不同，加上各个行业智能化状况不同，智能工厂有以下几个不同的建立形式。

第一种形式是从消费进程数字化到智能工厂。 在石化、钢铁、冶金、建材、纺织、造纸、医药、食品等流程制造范畴，企业开展智能制造的内在动力在于产品质量可控，侧重从消费数字化建立起步，基于品控需求从产品末端控制向全流程控制转变。

第二种形式是从智能制造消费单元(配备和产品)到智能工厂。 在机械、汽车、航空、船舶、轻工、家用电器和电子信息等团圆制造范畴，企业开展智能制造的中心目的是拓展产品价值空间，侧重从单台设备自动化和产品智能化动手，基于消费效率和产品效能的提升完成价值增长。

第三种形式是从特性化定制到互联工厂。 在家电、服装、家居等间隔用户最近的消费品制造范畴，企业开展智能制造的重点在于充沛满足消费者多元化需求的同时完成规模经济消费，侧重经过互联网平台展开大规模特性定制形式创新。

智能工厂开展重点环节

智能消费的侧重点在于将人机互动、3D打印等先进技术使用于整个工业消费进程，并对整个消费流程停止监控、数据采集，便于停止数据剖析，从而构成高度灵敏、特性化、网络化的产业链。

3D打印

3D打印是一项推翻性的创新技术，被美国自然迷信基金会称为20世纪最重要的制造技术创新。制造业的全流程都可以引入3D打印，起到浪费本钱、放慢进度、增加资料糜费等效果。在设计环节，借助3D打印技术，设计师可以取得更大的自在度和创意空间，可以专注于产品形状创意和功用创新，而不用思索外形复杂度的影响，由于3D打印简直可以完成任何外形的物品构建。在消费环节，3D打印可以直接从数字化模型生成零部件，不需求专门的模具制造等工序，既浪费了本钱，又能放慢产品上市。此外，传统制造工艺在铸造、抛光和组装部件的进程中通常会发生废料，而相反部件运用3D打印则可以一次性成形，根本不会发生废料。在分销环节，3D打印能够会应战现有的物流分销网络。将来，零部件不再需求从原厂家推销和运输，而是从制造商的在线数据库中下载3D打印模型文件，然后在本地疾速打印出来，由此能够招致遍及全球的零部件仓储与配送体系得到存在的意义。

3D打印经过了近40年的开展，龙头公司开端完成明显盈利，市场认可度疾速上升，行业支出增长减速。依据典型的产品生命周期实际，技术产品从导入期进入生长期的进程中往往表现出减速增长的特征，判别目前3D打印产业正在进入减速生长期。

图表：2008-2015年全球3D打印设备出货量增长状况

Source：赛瑞研讨

整个3D打印行业产业链大约可分为三个局部，下游根底配件行业，3D打印设备消费企业、3D打印资料消费企业和支持配套企业，下游次要是3D打印的各大使用范畴。通常意义上的3D打印行业则次要是指3D打印设备、资料及效劳企业。

图表：3D打印行业产业链

3D打印曾经构成了一条完好的产业链。产业链的每个环节都聚集了一批抢先企业。全球范围来看，以Stratasys、3D Systems为代表的设备企业在产业链中占据了主导作用，且这些设备企业通常可以提供资料和打印效劳业务，如具有较强的话语权。

人机交互

将来各类交互方式都会停止深度交融，使智能设备会愈加自然地与人类生物反响及处置进程同步，包括思想进程、动觉，甚至一团体的文明偏好等，这个范畴充溢着各种各样新奇的能够性。

人与机器的信息交流方式随着技术交融步伐的放慢向更高层次迈进，新型人机交互方式被逐步使用于消费制造范畴。详细表如今智能交互设备柔性化和智能交互设备工业范畴使用这两个方面。在消费进程中，智能制造零碎可独立承当剖析、判别、决策等义务，突出人在制造零碎中的中心位置，同时在工业 机器人 、无轨agv等智能设备配合下，更好发扬人的潜能。机器智能和人的智能真正地集成在一同，相互配合，相得益彰。 实质是人机一体化。

来源：2017《互联网周刊》

传感器

中国曾经根本构成较为完好的产业链构造，在资料、器件、零碎、网络等各方面程度不时完善，自主产品已达6000种，国际树立了三大传感器消费基地，辨别为：安徽基地，陕西基地和黑龙江基地。政府对国际传感器产业提出了放慢力度放慢开展的指点方针，将来的传感器开展将向着智能化的方向改善。

工业软件

智能工厂的建立离不开工业软件的普遍使用。工业软件包括根底和使用软件两大类，其中零碎、两头件、嵌入式属于根底技术范围，并不与特定工业管理流程和工艺流程严密相关，以下提到的工业软件次要指使用软件，包括运营管理类、消费管理类和研发设计类软件等。

在《中国制造2025》的大背景下，工业企业转变开展形式、放慢两化交融成为大势所趋，工业软件以及信息化效劳的需求仍将持续添加，中国持续坚持着全球工业软件市场增长生力军的位置。

详细来看，2016年我国工业软件行业中产品研发类如CAD、CAE、CAM、CAPP等占比约为8.3%，信息管理类如ERP、CRM、HRM等，占比约为15.5%；消费控制类如MES、PCS、PLC等占比约为13.2%；其他63%均为嵌入式软件开发。

分区域来看，华北、华东是工业软件使用最多的区域，算计占到全国一半左右，详细到省市来看，北京、上海、广东、江苏是工业软件实力雄厚的区域，约占中国工业软件市场规模的一半以上。

普遍使用MES（制造执行零碎）、APS（先进消费排程）、PLM(产品生命周期管理)、ERP(企业资源方案)、质量管理等工业软件，完成消费现场的可视化和通明化。在新建工厂时，可以经过数字化工厂仿真软件，停止设备和产线规划、工厂物流、人机工程等仿真，确保工厂构造合理。在推进数字化转型的进程中，必需确保工厂的数据平安和设备和自动化零碎平安。在经过专业检测设备检出次品时，不只要可以自动与合格品分流，而且可以经过SPC（统计进程控制）等软件，剖析呈现质量成绩的缘由。

云制造

云制造即制造企业将先进的信息技术、制造技术以及新兴物联网技术等穿插交融，工厂产能、工艺等数据都集中于云平台，制造商可在云端停止大数据剖析与客户关系管理，发扬企业最佳效能。

图片展现了云制造的概念，以及从传统制造，到智能制造，到智慧制造，到明天的云制造的进程。

我们国际，可以看到有航天科工集团开发的面向航天复杂产品的集团企业云制造效劳平台，接入了集团上司各院所和基地拥有丰厚的制造资源和才能；中车集团面向轨道交通配备的集团企业云制造效劳平台，打通了轨道车辆、工程机械、机电设备、电子设备及相关部件等产品的研发、设计、制造、修缮和效劳等业务；面向中小企业的云制造平台，也陆续呈现在了配备制造、箱包鞋帽等行业范畴。

云制造为制造业信息化提供了一种簇新的理念与形式，云制造作为一种初生的概念，其将来具有宏大的开展空间。但云制造的将来开展仍面临着众多关键技术的应战，除了关于云计算、物联网、语义Web、高功能计算、嵌入式零碎等技术的综合集成，基于知识的制造资源云端化、制造云管理引擎、云制造使用协同、云制造可视化与用户界面等技术均是将来需求攻克的重要技术。

总结

建立智能工厂无疑是制造企业转型晋级的重要方式，同时应围绕企业的中临时开展战略，依据本身产品、工艺、设备和订单的特点，合理规划智能工厂的建立蓝图。在推进标准化、规范化的根底上，从最紧迫需求处理的成绩动手，务虚推进智能工厂的建立。